JP2007181327A - Motor and electric power steering device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor integrated with a torque sensor without being influenced by electromagnetic noise, and an electric power steering device. <P>SOLUTION: The motor includes a n-phase stator (n is an integer not less than 2) and a rotor 22. The n-phase stator has eight or more poles and includes multiple stators each equivalent to one phase, constructed of a pair of claw-type magnetic poles 11 formed of magnetic powder material by integral molding and a coil 17 for generating magnetic flux in the claw-type magnetic poles 11. The rotor 22 generates torque in a rotating shaft 24 by the magnetic flux. The rotor 22 is so formed that it is of hollow structure and incorporates in the hollow portion a torque sensor 26 for detecting the torque of the rotating shaft 24. The rotor 22 has a magnetic flux shielding body 28 disposed between its inside surface and the torque sensor 26 incorporated therein. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータ及び電動パワーステアリング装置に関し、特にトルクを用いて制御するシステムに適したモータ技術に関する。   The present invention relates to a motor and an electric power steering apparatus, and more particularly to a motor technology suitable for a system controlled using torque.

トルクセンサを用いてモータを制御するものとして、例えば、電動パワーステアリング装置が上げられる。電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵力を検出して、その大きさと方向に応じてモータでタイヤを操舵する力をアシストするものであり、自動車の利便性・快適性を向上する装置として多く利用され始めている。図１０に、電動パワーステアリング装置のシステム構成図の一例を示す。電動パワーステアリング装置は、ハンドル１と、ハンドル１の操作によって回転するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２によって操舵されるタイヤ３ａ、３ｂと、操舵をアシストするアシストトルクを発生する３相モータ５と、ステアリングシャフト２の操舵トルクを検出するトルクセンサ４と、検出した操舵トルクを入力としてアシストトルクを演算し、それに基づいて３相モータ５を制御するコントローラ６と、バッテリー７とを有して構成される。   For example, an electric power steering device is used as a device for controlling a motor using a torque sensor. An electric power steering device detects the steering force of a driver and assists the force of steering a tire with a motor in accordance with the size and direction of the electric power steering device. It is starting to be used. FIG. 10 shows an example of a system configuration diagram of the electric power steering apparatus. The electric power steering apparatus includes a steering wheel 1, a steering shaft 2 that is rotated by operation of the steering wheel 1, tires 3a and 3b that are steered by the steering shaft 2, a three-phase motor 5 that generates assist torque that assists steering, A torque sensor 4 that detects the steering torque of the steering shaft 2, a controller 6 that calculates the assist torque using the detected steering torque as an input, and controls the three-phase motor 5 based thereon, and a battery 7 are configured. The

運転者がハンドル１を操作すると、ステアリングシャフト２を介して、タイヤ３ａ、３ｂが転舵される。そのとき、運転者の操舵トルクτがステアリングシャフト２に取付けられたトルクセンサ４により検出される。この操舵トルクτがコントローラ６に入力されると、コントローラ６では３相磁石モータ５が発生すべきアシストトルクの指令値τＭＲを算出する。次に、コントローラ６は、３相モータ５が発生するトルクがこのアシストトルク指令τＭＲどおりになるように制御演算を行い、バッテリー７の直流電力を交流電力に変換して３相電圧を３相モータ５に印加する。 When the driver operates the steering wheel 1, the tires 3 a and 3 b are steered via the steering shaft 2. At that time, the steering torque τ of the driver is detected by a torque sensor 4 attached to the steering shaft 2. When this steering torque τ is input to the controller 6, the controller 6 calculates an assist torque command value τ MR to be generated by the three-phase magnet motor 5. Next, the controller 6 performs a control calculation so that the torque generated by the three-phase motor 5 is in accordance with the assist torque command τ MR , converts the DC power of the battery 7 into AC power, and converts the three-phase voltage into the three-phase voltage. Applied to the motor 5.

この電動パワーステアリング装置に主に適用されているモータは、図１１（ａ）（ｂ）に示すような固定子６１、回転子６４から構成される。回転子６４には、回転軸方向にコイルを巻く。このため、コイルエンド６２、６３は、モータトルクには寄与しない無駄なスペースとなってしまう。そのため、モータの小型化を図る上で、問題となることがあった。   A motor mainly applied to the electric power steering apparatus includes a stator 61 and a rotor 64 as shown in FIGS. A coil is wound around the rotor 64 in the direction of the rotation axis. For this reason, the coil ends 62 and 63 become useless spaces that do not contribute to the motor torque. For this reason, there has been a problem in miniaturizing the motor.

一方、モータ・発電機の形態の１つとして、コイルに流す電流により磁束を発生することができる爪型磁極を有するモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、コイルエンドの無駄なスペースをなくすことができ、小型化を達成する提案がなされている。さらに、爪型磁極を有する固定子を圧粉磁心により一体成型することにより、損失、騒音が少ないモータが開発されている。
特開２００１−１６１０５４号公報 On the other hand, as one form of a motor / generator, a motor having a claw-type magnetic pole capable of generating a magnetic flux by a current flowing through a coil has been proposed (for example, see Patent Document 1). Thereby, the useless space of a coil end can be eliminated and the proposal which achieves size reduction is made. Furthermore, a motor with less loss and noise has been developed by integrally molding a stator having a claw-shaped magnetic pole with a dust core.
JP 2001-161054 A

電動パワーステアリングは、運転者のハンドル操作におけるトルク変化を検出して、モータのアシストトルクを制御することで、ハンドル操作を快適にする車載装置である。上述の運転者のハンドル操作におけるトルク変化を検出するには、通常トルクセンサと呼ばれるセンサを用いることが知られている。このトルクセンサには、種々のものが提案されているが、一般的にモータとトルクセンサは別体で取付けることがよく行われている。   The electric power steering is a vehicle-mounted device that makes a steering wheel operation comfortable by detecting a torque change in the steering wheel operation of the driver and controlling the assist torque of the motor. In order to detect the torque change in the above-mentioned driver's steering operation, it is known to use a sensor called a normal torque sensor. Various types of torque sensors have been proposed. Generally, a motor and a torque sensor are often attached separately.

モータとトルクセンサが近接されて設置されると、モータ駆動時に回転磁界の変化が生じ、当該磁束変化がトルクセンサに影響して、問題となることがある。また、電流の変化による影響も問題になることがある。そのため、トルクセンサとモータを一体にする場合、トルクセンサの検出信号にこれらの電磁ノイズの影響を生じてしまうという問題点があった。   If the motor and the torque sensor are installed close to each other, a change in the rotating magnetic field occurs when the motor is driven, and the change in the magnetic flux may affect the torque sensor and cause a problem. Also, the effect of changes in current can be problematic. Therefore, when the torque sensor and the motor are integrated, there is a problem in that the detection signal of the torque sensor is affected by these electromagnetic noises.

本発明は、従来の問題点を解決するものであり、電磁ノイズの影響を受けることなく、トルクセンサとモータを一体化したモータ及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the conventional problems, and to provide a motor and an electric power steering apparatus in which a torque sensor and a motor are integrated without being affected by electromagnetic noise.

本発明は、上記課題を解決するに当って、以下のような対応を図るものである。
固定子の３相コイルに電流を流して回転磁界を発生させ、回転子が回転軸を駆動する３相モータにおいて、回転子の内側に中空部を設ける。この回転子の中空部を、３相コイルの電流による回転磁界の影響を受けないように、磁界を遮蔽する構造とした上で、回転軸のトルクを検出するトルクセンサを中空部に内蔵する。このような構成をとることにより、トルクセンサはノイズの影響を受けることなく、モータとトルクセンサをコンパクトに一体化することを可能にした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention intends to cope with the following.
In a three-phase motor in which a current flows through a three-phase coil of a stator to generate a rotating magnetic field and the rotor drives a rotating shaft, a hollow portion is provided inside the rotor. The hollow portion of the rotor is configured to shield the magnetic field so as not to be affected by the rotating magnetic field due to the current of the three-phase coil, and a torque sensor for detecting the torque of the rotating shaft is built in the hollow portion. By adopting such a configuration, the torque sensor can be integrated in a compact manner without being affected by noise.

また、低損失化を図るモータとして、圧粉磁心を用いた爪型磁極モータが提案されている。この爪型磁極モータは８極以上の極数を有する構造を容易に設計・製作することができ、多極化に適したモータであるともいえる。   A claw-type magnetic pole motor using a dust core has been proposed as a motor for reducing loss. This claw-type magnetic pole motor can be easily designed and manufactured with a structure having eight or more poles, and can be said to be a motor suitable for multipolarization.

ところで、極数を８極以上の多極に設計すると、回転磁束は主に回転子の外周表面、及び、表面下の浅い部分を通ることになり、回転子の中心部には、ほとんど磁束がない状態となる。そのため、８極以上の多極化したモータは回転子の中心部が中空部となっていても、モータの特性には影響を及ぼさない。なお、モータの極数が多いほど、その傾向が大きくなるので、中空部を大きくすることができる。   By the way, when the number of poles is designed to be more than 8 poles, the rotating magnetic flux mainly passes through the outer peripheral surface of the rotor and the shallow portion below the surface, and almost no magnetic flux is present at the center of the rotor. No state. For this reason, a multi-pole motor having eight or more poles does not affect the motor characteristics even if the center portion of the rotor is a hollow portion. In addition, since the tendency becomes so large that there are many poles of a motor, a hollow part can be enlarged.

これらの事実から、上記の課題を解決する本発明を説明する。まず、圧粉磁心を用いて、８極以上の極数を有する爪型磁極を一体成型する。次に、回転軸に対して同心円状に巻いたコイルを、２つの成型した爪型磁極を１対として挟み込むようにすることで、１相分の固定子を構成する。この１相分の固定子を複数同心円状に重ねることにより、ｎ相固定子（ｎは２以上の整数）とする。このモータの回転子を中空構造とし、回転軸のトルクを検出するトルクセンサをこの回転子の内側に内蔵することで、発熱が少なく、より小型・コンパクトなトルクセンサを内蔵したモータを提供することができる。さらに、回転子の内側に磁束遮蔽体を配置することで、より回転磁界の影響を受けない構造にすることができる。   Based on these facts, the present invention that solves the above problems will be described. First, a claw-type magnetic pole having a pole number of 8 poles or more is integrally formed using a dust core. Next, a stator for one phase is configured by sandwiching a coil wound concentrically with respect to the rotation shaft as a pair of two molded claw-shaped magnetic poles. A plurality of concentric circles of the one-phase stators are used to form an n-phase stator (n is an integer of 2 or more). Providing a motor with a smaller and more compact torque sensor that generates less heat by incorporating a hollow structure in the rotor of this motor and incorporating a torque sensor that detects the torque of the rotating shaft inside the rotor. Can do. Furthermore, by arranging the magnetic flux shield inside the rotor, it is possible to make the structure less affected by the rotating magnetic field.

別の解決手段としては、回転子をボンド磁石と磁性粉末材を用いて、一体成型するものとする。この成形において、内部に設けるトルクセンサに回転磁界の影響を与えないように、ロータの半径方向で内部のトルクセンサに近づくに従って、透磁率を低くなるようにする。このような特性により、ロータを成形すると、ロータが磁気遮蔽の働きを有することが可能であり、内部に設けるトルクセンサへの磁気的な影響をより少なくして、改善することが可能となる。   As another solution, the rotor is integrally molded using a bond magnet and a magnetic powder material. In this molding, the magnetic permeability is lowered as the torque sensor is approached in the radial direction of the rotor so as not to affect the torque sensor provided inside. Due to such characteristics, when the rotor is molded, it is possible for the rotor to have a function of magnetic shielding, and it is possible to improve by reducing the magnetic influence on the torque sensor provided inside.

また、モータのステータに駆動電力を供給する電力線のモータへの引き込み口の位置から出来るだけ離した位置からトルクセンサの検出信号を引き出すようにする。トルクセンサを動作させる為の電源線がある場合は、この電源線も同様に電力線のモータへの引き込み口の位置から出来るだけ離した位置からトルクセンサの検出信号を引き出すようにする。   Further, the detection signal of the torque sensor is drawn from a position as far as possible from the position of the inlet of the power line for supplying driving power to the stator of the motor to the motor. When there is a power supply line for operating the torque sensor, the power supply line is also drawn out from the position of the power line as far as possible from the position of the inlet of the power line to the motor.

本発明によれば、従来の方式に対して、小型で、信頼性を向上させたトルクセンサ内蔵のモータ及び電動パワーステアリング装置が提供可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a motor with a built-in torque sensor and an electric power steering device that are smaller and have improved reliability compared to the conventional method.

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、図面を用いて、本発明のモータ及び電動パワーステアリング装置の実施例を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described.
Hereinafter, embodiments of a motor and an electric power steering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

実施例を説明する。図１は、本実施例の３相モータの構成図である。また、図２は本実施例の３相モータ５を用いた電動パワーステアリング装置の一例を示すシステム構成図である。図２のシステム構成は図１０に示した従来のシステム構成と比較して、トルクセンサを内蔵した３相モータ５をステアリングシャフト２の回転軸に取り付けた構造としている。このため、装置全体をコンパクトにまとめることができる。   Examples will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a three-phase motor of this embodiment. FIG. 2 is a system configuration diagram showing an example of an electric power steering apparatus using the three-phase motor 5 of this embodiment. 2 has a structure in which a three-phase motor 5 having a built-in torque sensor is attached to the rotating shaft of the steering shaft 2 as compared with the conventional system configuration shown in FIG. For this reason, the whole apparatus can be put together compactly.

まず、図１の３相モータ５について説明する。固定子は、固定子コア１１〜１６と固定子コイル１７〜１９から構成されている。固定子コイル１７を同一形状の固定子コア１１、１２を向い合せにして挟み込むことにより、１相分の固定子を形成する。図３にその分解図を示す。固定子コア１１、１２にはそれぞれ内周円上に爪型磁極を有していることを示している。図３に示すように、この実施例では、極数を２４極としており、そして先に説明したとおり、磁束は回転子２２の周表面付近を主に通るため、回転子２２を中空とすることができる。極数が多いほうが回転子２２の周表面近くを磁束が通ることになるため、８極以上が好ましく、８極の場合よりも２４極モータの方が更に有効に利用できる効果がある。   First, the three-phase motor 5 in FIG. 1 will be described. The stator is composed of stator cores 11 to 16 and stator coils 17 to 19. The stator coil 17 is sandwiched with the same-shaped stator cores 11 and 12 facing each other to form a stator for one phase. FIG. 3 shows an exploded view thereof. The stator cores 11 and 12 each have claw-type magnetic poles on the inner circumference. As shown in FIG. 3, in this embodiment, the number of poles is 24, and as described above, since the magnetic flux mainly passes near the peripheral surface of the rotor 22, the rotor 22 is made hollow. Can do. Since the magnetic flux passes near the circumferential surface of the rotor 22 when the number of poles is large, the number of poles is preferably 8 or more, and the 24-pole motor has an effect that can be used more effectively than the case of 8 poles.

同様に、固定子コイル１８と固定子コア１３、１４の組合せ、固定子コイル１９と固定子コア１５、１６の組合せにより、それぞれ１相分の固定子を形成している。この固定子コイル１７〜１９に３相電圧を印加することで、３相固定子とすることができる。なお、固定子コイル１７の端部がｕ相の電力引出し線２０である。図１において、３相の固定子にはそれぞれ位置センサ７１〜７３が配置され、回転子２２の位置を検出している。位置センサ７１〜７３は、各相固定子コアの間に挿入されたスペーサ７４〜７６に固定している。スペーサ７４〜７６は各相で発生する磁束が他の相に影響しないようにするために用いられており、これにより、３相の誘起電圧を均一に保持することができる。また、そのスペーサ７４〜７６に位置センサ７１〜７３を配置することで、位置センサを別途設けるスペースは必要ない。そのため、３相モータ５の容積を大幅に増やすことなく、回転子２２の位置を検出することができ、位置センサ付モータの小型化を達成できる。   Similarly, a combination of the stator coil 18 and the stator cores 13 and 14 and a combination of the stator coil 19 and the stator cores 15 and 16 form a stator for one phase. A three-phase stator can be formed by applying a three-phase voltage to the stator coils 17 to 19. The end of the stator coil 17 is a u-phase power lead wire 20. In FIG. 1, position sensors 71 to 73 are arranged on the three-phase stators to detect the position of the rotor 22. The position sensors 71 to 73 are fixed to spacers 74 to 76 inserted between the phase stator cores. The spacers 74 to 76 are used so that the magnetic flux generated in each phase does not affect the other phases, whereby the three-phase induced voltage can be kept uniform. Further, by arranging the position sensors 71 to 73 in the spacers 74 to 76, a space for separately providing the position sensors is not necessary. Therefore, the position of the rotor 22 can be detected without significantly increasing the volume of the three-phase motor 5, and the size of the position sensor motor can be reduced.

次に、回転子２２及びその内部について説明する。図６（ａ）（ｂ）に回転子２２の断面図及び軸方向から見た側面図を示す。回転子２２は、回転子磁性部材２３と回転子構造部材２８から構成されている。図６の場合、回転子磁性部材２３は磁石である。磁束は回転子構造部材２８を通るが、回転子構造部材２８の内部には影響を与えない。固定子コイル１７〜１９による回転磁界を発生することで、ステアリングシャフト上の出力軸２５を回転させる。   Next, the rotor 22 and its interior will be described. 6A and 6B are a cross-sectional view of the rotor 22 and a side view seen from the axial direction. The rotor 22 includes a rotor magnetic member 23 and a rotor structural member 28. In the case of FIG. 6, the rotor magnetic member 23 is a magnet. The magnetic flux passes through the rotor structural member 28 but does not affect the interior of the rotor structural member 28. By generating a rotating magnetic field by the stator coils 17 to 19, the output shaft 25 on the steering shaft is rotated.

また、図１に示すように、回転子２２の内部には、トルクセンサ２６が収納されている。トルクセンサ２６は、ステアリングシャフト上の入力軸２４と、出力軸２５の間に配置されている。トルクセンサ２６の固定部は、トルクセンサ固定部材２７により、モータ５の固定子側に固定されており、トルクセンサ２６の回転部は入力軸２４、及び出力軸２５に取り付けられている。従って、運転者がハンドルを操舵すると、入力軸２４に操舵トルクτが発生し、トルクセンサ２６により操舵トルクτを検出することができる。前述したように、操舵トルクτにより演算されるアシストトルク指令値τＭＲどおりのアシストトルクτＭを３相モータ５の回転子２２が出力する。回転子２２は出力軸２５に取り付けられており、出力軸には、操舵トルクτとアシストトルクτＭを加算したトルクが発生する。これにより、小さい操舵トルクτでタイヤ３ａ、３ｂを転舵することができる。 Further, as shown in FIG. 1, a torque sensor 26 is accommodated in the rotor 22. The torque sensor 26 is disposed between the input shaft 24 and the output shaft 25 on the steering shaft. The fixed portion of the torque sensor 26 is fixed to the stator side of the motor 5 by a torque sensor fixing member 27, and the rotating portion of the torque sensor 26 is attached to the input shaft 24 and the output shaft 25. Accordingly, when the driver steers the steering wheel, a steering torque τ is generated on the input shaft 24, and the steering torque τ can be detected by the torque sensor 26. As described above, the rotor 22 of the three-phase motor 5 outputs the assist torque τ M according to the assist torque command value τ MR calculated by the steering torque τ. The rotor 22 is attached to the output shaft 25, the output shaft, the torque is generated by adding the steering torque tau and the assist torque tau M. Accordingly, the tires 3a and 3b can be steered with a small steering torque τ.

さて、トルクセンサ２６の詳細について説明する。図１において、トルクセンサ２６だけを取り出したものが図４である。このトルクセンサ２６を分解した分解図を図５に示す。トルクセンサ２６の回転部は、入力軸取付部材３１により入力軸２４に、出力軸取付部材３２により出力軸２５にそれぞれ取り付けられており、その間にトーションバー３３を配置している。このトーションバー３３は操舵トルクτにほぼ比例してねじれ角θを生じる構造となっている。また、入力軸取付部材３１にはセンサ回転部磁性部材３４が、出力軸取付部材３２にはセンサ回転部磁性部材３５〜３７、及びスペーサ４２が取り付けられている。なお、センサ回転部磁性部材３４、３５〜３７は、いずれも磁束を通しやすい磁性体であり、歯形状の凹凸部を有している。一方、トルクセンサ固定部材２７には、センサ固定部磁性部材３８、３９、センサコイル４０、４１、及びスペーサ４３が配置されている。このセンサコイル４０に電流を流すと、その電流により固定部磁性部材３８、センサ回転部磁性部材３４、３５を磁路とした閉ループで磁束が発生する。同様に、センサコイル４１に電流を流すと、固定部磁性部材３９、センサ回転部磁性部材３６、３７を磁路とする閉ループで磁束が発生する。   Now, details of the torque sensor 26 will be described. FIG. 4 shows only the torque sensor 26 taken out in FIG. An exploded view of the torque sensor 26 is shown in FIG. The rotating portion of the torque sensor 26 is attached to the input shaft 24 by the input shaft attachment member 31 and to the output shaft 25 by the output shaft attachment member 32, respectively, and a torsion bar 33 is disposed therebetween. The torsion bar 33 has a structure that generates a torsion angle θ substantially in proportion to the steering torque τ. Further, the sensor rotating part magnetic member 34 is attached to the input shaft attaching member 31, and the sensor rotating part magnetic members 35 to 37 and the spacer 42 are attached to the output shaft attaching member 32. Each of the sensor rotating portion magnetic members 34 and 35 to 37 is a magnetic body that allows easy passage of magnetic flux, and has tooth-shaped uneven portions. On the other hand, on the torque sensor fixing member 27, sensor fixing portion magnetic members 38 and 39, sensor coils 40 and 41, and a spacer 43 are arranged. When a current is passed through the sensor coil 40, a magnetic flux is generated in a closed loop using the fixed portion magnetic member 38 and the sensor rotating portion magnetic members 34 and 35 as magnetic paths. Similarly, when a current is passed through the sensor coil 41, a magnetic flux is generated in a closed loop using the fixed portion magnetic member 39 and the sensor rotating portion magnetic members 36 and 37 as magnetic paths.

トルクセンサ２６の検出原理について述べる。操舵トルクτが発生すると、トーションバー３３がそれに応じてねじれ角θを生じる。このトーションバー３３のねじれにより、センサ回転部磁性部材３４とセンサ回転部磁性部材３５は相対的にずれを生じる。これにより、双方の歯形状の凹凸部には相対的な位置関係が変化する。そのため、センサコイル４０の電流により生じる磁束が変化する。つまり、センサコイル４０に対するインダクタンスＬ１が変化する。従って、センサコイル４０の電流変化を検出することにより、インダクタンスＬ１を計測できる。一方、センサコイル４１は固定部磁性部材３９、センサ回転部磁性部材３６、３７を磁路とするインダクタンスＬ２を検出することができる。ここで、センサ回転部磁性部材３６、３７は出力軸取付部材３２に固定されているので、磁気回路としては一定である。そのため、インダクタンスＬ２を基準として、インダクタンスＬ１を検出すれば、温度等によるインダクタンス変化を配慮することができる。以上のようにして、ねじれ角θに応じたセンサ出力を得られるので、操舵トルクτを精度良く検出することができる。また、センサコイル４０、４１で検出するインダクタンスはいずれもトルクセンサ２６の内部で磁路が閉じているので、回転子２２からの磁束の影響を受けにくい特徴がある。従って、このようなトルクセンサを用いることで、３相モータ５にトルクセンサを内蔵しても、精度良くトルクを検出できる。   The detection principle of the torque sensor 26 will be described. When the steering torque τ is generated, the torsion bar 33 generates a twist angle θ accordingly. Due to the twisting of the torsion bar 33, the sensor rotating part magnetic member 34 and the sensor rotating part magnetic member 35 are relatively displaced. As a result, the relative positional relationship changes between both tooth-shaped concavo-convex portions. Therefore, the magnetic flux generated by the current of the sensor coil 40 changes. That is, the inductance L1 for the sensor coil 40 changes. Therefore, the inductance L1 can be measured by detecting a change in the current of the sensor coil 40. On the other hand, the sensor coil 41 can detect the inductance L <b> 2 using the fixed portion magnetic member 39 and the sensor rotating portion magnetic members 36 and 37 as magnetic paths. Here, since the sensor rotating portion magnetic members 36 and 37 are fixed to the output shaft mounting member 32, the magnetic circuit is constant. Therefore, if the inductance L1 is detected with the inductance L2 as a reference, an inductance change due to temperature or the like can be taken into consideration. As described above, since the sensor output corresponding to the torsion angle θ can be obtained, the steering torque τ can be detected with high accuracy. In addition, since the inductance detected by the sensor coils 40 and 41 is closed by the magnetic path inside the torque sensor 26, the inductance is not easily influenced by the magnetic flux from the rotor 22. Therefore, by using such a torque sensor, even if a torque sensor is built in the three-phase motor 5, the torque can be detected with high accuracy.

図７は回転子磁性部材２３が図６と異なる他の例であり、回転子磁性部材２３を軸方向から見た側面図である。回転子磁性部材２３はボンド磁石５３、磁性粉末材で成形する高透磁率磁性部材５１、及び低透磁率磁性部材５２で構成されており、一体成型により生産する。これにより、均一の性能、高精度の寸法精度の回転子を低コストで提供することができる。この構造を採用することで、磁束は高透磁率磁性部材５１を主に通るので、その内側に配置した低透磁率磁性部材５２を通る磁束は、磁路が長くなることも含めて、より少なくなる。さらに、回転子構造部材２８を磁束遮蔽体とすることにより、いっそう回転子の磁束がトルクセンサ２６に影響することを防止できる。   FIG. 7 shows another example in which the rotor magnetic member 23 is different from that in FIG. 6, and is a side view of the rotor magnetic member 23 viewed from the axial direction. The rotor magnetic member 23 includes a bond magnet 53, a high permeability magnetic member 51 formed of a magnetic powder material, and a low permeability magnetic member 52, and is produced by integral molding. Thereby, a rotor with uniform performance and high dimensional accuracy can be provided at low cost. By adopting this structure, since the magnetic flux mainly passes through the high permeability magnetic member 51, the magnetic flux passing through the low permeability magnetic member 52 disposed inside thereof is less, including that the magnetic path becomes longer. Become. Furthermore, by using the rotor structural member 28 as a magnetic flux shield, it is possible to further prevent the magnetic flux of the rotor from affecting the torque sensor 26.

図８は、３相モータ５における３相モータの電力引出し線２０ａ〜２０ｆとトルクセンサ引出し線２１ａ、２１ｂの引出し方法を示すモータ外形を軸方向から見た側面図である。電力引出し線２０ａ〜２０ｆは図８の上方部から引出しており、トルクセンサ引出し線２１ａ、２１ｂは下方部から引出している。電力線に対して、トルクセンサの信号線をほぼ１８０°異なる方向とすることにより、トルクセンサの信号線が受ける電力線による電磁ノイズの影響を最小限にすることができる。なお、３相モータと外部機器の配線の関係で、必ずしも、トルクセンサ引出し線２１を１８０°とすることができない場合もあるが、最低限、機械角９０°以上離した方向から引き出すことが望ましい。   FIG. 8 is a side view of the motor outer shape showing the drawing method of the power lead wires 20a to 20f and the torque sensor lead wires 21a and 21b of the three-phase motor 5 in the three-phase motor 5 as seen from the axial direction. The power lead lines 20a to 20f are drawn from the upper part of FIG. 8, and the torque sensor lead lines 21a and 21b are drawn from the lower part. By setting the signal line of the torque sensor to be approximately 180 ° different from the power line, the influence of electromagnetic noise due to the power line received by the signal line of the torque sensor can be minimized. Note that the torque sensor lead wire 21 may not necessarily be 180 ° due to the relationship between the three-phase motor and the external device, but it is desirable to pull it out from a direction at least 90 ° apart from the mechanical angle. .

図９は、３相モータと遊星歯車機構を組合せた図１と異なる他の実施例における電動パワーステアリング装置に適した構成図である。図１の回転子２２が出力軸２５に取り付けられていたのに対して、図９では、サンギア５４に回転子２２を取り付けている。これにより、３相モータ５からの出力トルクはサンギア５４に出力され、プラネタリギア５５、リングギア５７を介して、出力軸取付部材５７に減速されて伝達される。出力軸取付部材５７は出力軸２５に取り付けられているので、これらのギアにより減速比（１／Ｎ）（ここで、Ｎ＞１とする。）の割合で、３相モータ５の速度に対して減速される。逆に、３相モータ５のトルクに対して、出力軸２５でのトルクはＮ倍に増加されるので、要求される出力軸２５でのアシストトルクτＭを一定とすると、モータトルクの最大定格を（１／Ｎ）に小さくすることができる。この実施例を採用することにより、よりコンパクトなトルクセンサ付モータを用いた電動パワーステアリング装置を実現することができる。 FIG. 9 is a configuration diagram suitable for an electric power steering apparatus in another embodiment different from FIG. 1 in which a three-phase motor and a planetary gear mechanism are combined. 1 is attached to the output shaft 25, the rotor 22 is attached to the sun gear 54 in FIG. As a result, the output torque from the three-phase motor 5 is output to the sun gear 54, and is decelerated and transmitted to the output shaft mounting member 57 via the planetary gear 55 and the ring gear 57. Since the output shaft attaching member 57 is attached to the output shaft 25, the ratio of the reduction ratio (1 / N) (where N> 1) is set to the speed of the three-phase motor 5 by these gears. To slow down. Conversely, since the torque at the output shaft 25 is increased N times with respect to the torque of the three-phase motor 5, if the required assist torque τ M at the output shaft 25 is constant, the maximum rating of the motor torque Can be reduced to (1 / N). By adopting this embodiment, an electric power steering device using a more compact motor with a torque sensor can be realized.

以上が、電動パワーステアリング装置に適用した実施例であるが、トルクセンサを用いる製品に適用できることはいうまでもない。また、トルクセンサとして、トーションバーを用いた場合について説明したが、他の検出原理を持つトルクセンサを用いても良い。   The above is the embodiment applied to the electric power steering apparatus, but it goes without saying that it can be applied to a product using a torque sensor. Moreover, although the case where the torsion bar was used as a torque sensor was demonstrated, you may use the torque sensor which has another detection principle.

実施例の３相モータの構成図。The block diagram of the three-phase motor of an Example. 実施例の３相モータを用いた電動パワーステアリング装置の一例を示すシステム構成図。The system block diagram which shows an example of the electric power steering apparatus using the three-phase motor of an Example. 実施例の３相モータの固定子を分解した分解図。The exploded view which decomposed | disassembled the stator of the three-phase motor of an Example. 実施例の３相モータに内蔵するトルクセンサの組立図。The assembly figure of the torque sensor incorporated in the three-phase motor of an Example. 実施例の３相モータに内蔵するトルクセンサの分解図。The exploded view of the torque sensor built in the three-phase motor of an Example. 実施例の３相モータの回転子構造部材の断面図及び軸方向から見た側面図。Sectional drawing of the rotor structural member of the three-phase motor of an Example, and the side view seen from the axial direction. 実施例の３相モータの回転子磁性部材を軸方向から見た側面図。The side view which looked at the rotor magnetic member of the three-phase motor of an Example from the axial direction. 実施例の３相モータの電力引出し線とトルクセンサ引出し線の引出し方法を示すモータ外形を軸方向から見た側面図。The side view which looked at the motor external shape which shows the drawing-out method of the electric power leader line and torque sensor leader line of the three-phase motor of an Example from the axial direction. 実施例の３相モータと遊星歯車機構を組合せた電動パワーステアリング装置に適した第２の例を示す構成図。The block diagram which shows the 2nd example suitable for the electric power steering apparatus which combined the three-phase motor and planetary gear mechanism of the Example. 従来の電動パワーステアリング装置の構成例を示すシステム構成図。The system block diagram which shows the structural example of the conventional electric power steering apparatus. 従来のモータの断面図。Sectional drawing of the conventional motor.

符号の説明Explanation of symbols

１：ハンドル
２：ステアリングシャフト
３ａ、３ｂ：タイヤ
４：トルクセンサ
５：３相モータ
６：コントローラ
７：バッテリー
１１〜１６：固定子コア
１７〜１９：固定子コイル
２０：電力引出し線
２１：トルクセンサ引出し線
２２：回転子
２３：回転子磁性部材
２４：入力軸
２５：出力軸
２６：トルクセンサ
２７：トルクセンサ固定部材
２８：回転子構造部材
３１：入力軸固定部材
３２：出力軸固定部材
３３：トーションバー
３４〜３７：センサ回転部磁性部材
３８，３９：センサ固定部磁性部材
４０，４１：センサコイル
４２，４３：スペーサ
５１：高透磁率磁性部材
５２：低透磁率磁性部材
５３：ボンド磁石
５４：サンギア
５５：プラネタリギア
５６：リングギア
５７：出力軸取付部材
６１：固定子
６２、６３：コイルエンド
６４：回転子
６５：エンドブラケット 1: Handle 2: Steering shaft 3a, 3b: Tire 4: Torque sensor 5: Three-phase motor 6: Controller 7: Battery 11-16: Stator core 17-19: Stator coil 20: Power lead wire 21: Torque sensor Lead wire 22: rotor 23: rotor magnetic member 24: input shaft 25: output shaft 26: torque sensor 27: torque sensor fixing member 28: rotor structure member 31: input shaft fixing member 32: output shaft fixing member 33: Torsion bars 34 to 37: sensor rotating portion magnetic member 38, 39: sensor fixing portion magnetic member 40, 41: sensor coil 42, 43: spacer 51: high permeability magnetic member 52: low permeability magnetic member 53: bond magnet 54 : Sun gear 55: Planetary gear 56: Ring gear 57: Output shaft mounting member 61: Stator 62, 63: Coil end 64: Time Child 65: End bracket

Claims (7)

８極以上の極数を有し、磁性粉末材を一体成型した１対の爪型磁極と該爪型磁極に磁束を発生するコイルとから構成される１相分の固定子を複数備えたｎ相固定子（ｎは２以上の整数）と、前記磁束により回転軸にトルクを発生する回転子を具備しており、前記回転子は、内側を中空構造とするとともに、前記回転軸のトルクを検出するトルクセンサを前記内側の中空構造部分に内蔵したことを特徴とするモータ。   N having a plurality of one-phase stators having a number of poles of 8 or more and comprising a pair of claw-type magnetic poles integrally formed with magnetic powder material and a coil that generates magnetic flux in the claw-type magnetic poles A phase stator (n is an integer of 2 or more) and a rotor that generates torque on the rotating shaft by the magnetic flux, and the rotor has a hollow structure inside, and the torque of the rotating shaft is generated. A motor characterized in that a torque sensor to be detected is built in the inner hollow structure portion. 請求項１記載のモータにおいて、
前記回転子は、内側表面と内蔵するトルクセンサとの間に、磁束遮蔽体を配置したことを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1, wherein
The rotor has a magnetic flux shield disposed between an inner surface and a built-in torque sensor. 請求項１記載のモータにおいて、
前記回転子は、ボンド磁石と圧粉磁心とを一体成型により形成したものからなり、かつ、回転子内側部の透磁率が回転子外側部の透磁率よりも低いことを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1, wherein
The rotor is formed of a bonded magnet and a dust core formed by integral molding, and the magnetic permeability of the rotor inner portion is lower than the magnetic permeability of the rotor outer portion. 請求項１記載のモータにおいて、
前記コイルは、引出し線がモータの周方向の機械角９０度以内の位置に集中し、前記トルクセンサの引出し線が前記引出し線すべてと機械角９０度以上離れた個所から引出されたことを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1, wherein
The coil is characterized in that the lead wire is concentrated at a position within a mechanical angle of 90 degrees in the circumferential direction of the motor, and the lead wire of the torque sensor is drawn from a location separated from all the lead lines by a mechanical angle of 90 degrees or more. Motor. 操舵トルクによりモータがアシストするアシストトルクを制御する電動パワーステアリング装置において、
前記モータは、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータであり、内蔵するトルクセンサは、前記操舵トルクを検出することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device for controlling the assist torque assisted by the motor by the steering torque,
5. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the motor is a motor according to claim 1, and a built-in torque sensor detects the steering torque. コイルに流す３相電流により回転磁界を発生する固定子と、前記回転磁界により回転軸にトルクを発生する回転子とを備えたモータにおいて、
前記回転子は、内側を中空構造とするとともに、前記回転軸のトルクを検出するトルクセンサを前記内側の中空構造部分に内蔵し、かつ、前記コイルにより発生する回転磁界が前記トルクセンサの信号に影響することを防止する遮蔽構造にしたことを特徴とするモータ。 In a motor including a stator that generates a rotating magnetic field by a three-phase current that flows through a coil, and a rotor that generates torque on a rotating shaft by the rotating magnetic field,
The rotor has a hollow structure on the inside, a torque sensor for detecting the torque of the rotating shaft is built in the inner hollow structure portion, and a rotating magnetic field generated by the coil is used as a signal of the torque sensor. A motor characterized by a shielding structure that prevents the influence. 磁性粉末材を一体成型した１対の爪型磁極と該爪型磁極に磁束を発生するコイルとから構成される１相分の固定子を複数備えたｎ相固定子（ｎは２以上の整数）と、前記磁束により回転軸にトルクを発生する回転子を具備しており、前記固定子は、他の固定子との間に磁気遮蔽部材を配置するとともに、該磁気遮蔽部材に前記回転子の位置を検出する位置センサを配置したことを特徴とするモータ。   An n-phase stator (n is an integer of 2 or more) having a plurality of one-phase stators composed of a pair of claw-type magnetic poles integrally molded with magnetic powder material and a coil that generates magnetic flux in the claw-type magnetic poles And a rotor that generates torque on the rotating shaft by the magnetic flux, and the stator has a magnetic shielding member disposed between the stator and another stator, and the rotor is disposed on the magnetic shielding member. A motor comprising a position sensor for detecting the position of the motor.
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